Havaintotoimintaa pohjoiselta polaarialueelta Etelämantereelle

Sodankylän geofysiikan observatorio tuottaa jatkuvaa monipuolista havainto- ja mittausaineistoa pohjoisten alueiden maaperän seismisestä toiminnasta, maan magneettikentästä ja yläilmakehän ilmiöistä. Se myös tutkii geoavaruusympäristöä ja kehittää sitä varten merkittäviä uusia mittausmenetelmiä.

Observatorion kehittämiä uusia avaruustutkimuksen radiotieteellisiä mittausmenetelmiä on hyödynnetty sen ylläpitämässä, Suomen suurimmassa KAIRA-radioteleskoopissa, joka sijaitsee Kilpisjärvellä.
Kuva: Thomas Ulich/ SGO
 

Sodankylän geofysiikan observatorio (SGO) on yksi merkittävimmistä maapallon pohjoisilla alueilla toimivista mittaus- ja havainnointiasemista. Se toteuttaa hyvin monipuolisia geoavaruuden ilmiöiden mittauksia ja tuottaa jatkuvasti valtavan määrän dataa muun muassa maan magneettikentän muutoksista ja kosmisesta säteilystä.

Observatorio kuuluu Oulun yliopistoon valtakunnallisena erillislaitoksena, jonka kansallisena tehtävänä on toteuttaa geofysikaalisia mittauksia ja niiden tutkimusta.

”Vastaava havaintoasema, joka sijaitsee revontulivyöhykkeellä ja jolla on pitkät perinteet, on esimerkiksi Alaskan yliopiston Geophysical Institute Fairbanksissa. Pohjois-Skandinaviasta eli SGO:sta yhdessä ruotsalaisten ja norjalaisten kumppaneidensa kanssa on muodostunut merkittävä pohjoisen polaarialueen havaintopaikka maapallolla”, kuvaa observatorion johtaja, FT Esa Turunen.

 
 Esa Turunen  
 

SGO:n toiminta alkoi yli sata vuotta sitten, vuonna 1913, magneettisena observatoriona laitoksen nykyisellä sijaintipaikalla Sodankylän Tähtelässä Kitisen rannalla. Aivan ensimmäiset mittaukset tehtiin ensimmäisen kansainvälisen polaarivuoden merkeissä 1882–84 nykyisessä Sodankylän keskustassa.

Observatorion tuottama mittausaineisto on vapaasti kaikkien tutkijoiden ja kiinnostuneiden käytössä ja seurattavissa verkossa. Tästä syystä observatorio ei pysty tarkasti kertomaan, paljonko aineistoja käytetään. ”Näemme kuitenkin, että todella paljon niitä katsotaan, joten käyttöä on”, sanoo Turunen ja jatkaa:

”Ihmisen toiminta maapallon arktisilla alueilla tulee lähivuosikymmeninä lisääntymään. Samalla lisääntyy alueen luonnonolosuhteita koskevan tiedon tarve. Observatorion tuottaman aineiston kysynnän arvioidaan kasvavan.”

Observatorion havainnointitoiminta laajeni tämän vuoden alussa Etelämantereelle, kun siellä Italian Concordia-tutkimusaseman yhteydessä alkoi sen ylläpitämä kosmisen säteilyn mittaus. Vuorelle kolmen kilometrin korkeuteen sijoitettu neutronimonitori rekisteröi nyt avaruudesta ilmakehään saapuvia suurenergisiä protoneita.

Lisäksi observatoriolla on havaintopiste Etiopiassa, joten se toteuttaa havaintotoimintaa pohjoiselta polaarialueelta Etelänavalle.

Viime vuoden aikana SGO:n seismisiä mittauksia laajennettiin, kun käyttöön asennettiin 24 uutta seismometriä seuraamaan maankuoren liikkeitä. Observatorio tekee erillisiä seismisiä mittauksia Sodankylän ympäristössä ja Pyhäsalmella ja ylläpitää jatkuvan mittauksen seismografiketjua useilla asemilla Pohjois-Suomessa.

Kaikkiaan observatorio ylläpitää ja käyttää 52 mittalaitetta 24 paikassa. Omien laitteiden lisäksi sen ylläpidettäviksi ovat laitteitaan sijoittaneet useat ulkomaiset yhteistyökumppanit, muun muassa Leicesterin yliopisto SKiYMET-meteoritutkan ja Lancasterin yliopisto kuvaavan riometrin.

 

Tutkimusta ja menetelmäkehitystä

Sodankylän geofysiikan observatorio tekee myös havaintotoimintaansa liittyvää tutkimusta. Esimerkiksi Esa Turusen oma tutkimus kohdistuu avaruudesta tulevien hiukkasten yläilmakehässä aiheuttamiin kemiallisiin ilmiöihin.

”Tutkimusalueeksemme voidaan kuvata avaruusympäristön ja yläilmakehän vuorovaikutus. Observatorio tutkii siellä tapahtuvia luonnollisia muutoksia ja myös ilmiöiden yhteyttä ilmastonmuutokseen.”

Turusen mukaan observatorion tutkimus voidaan lukea osaksi arktista tutkimusta, koska kohteena on erityisesti geoavaruusympäristö polaarialueilla. ”Observatorion perustamisen päätarkoitus oli revontulien tutkiminen”, muistuttaa Turunen.

Keskeinen osa SGO:n tutkimusta Turusen mukaan on menetelmien kehittäminen, koska sitä kautta voidaan kehittää myös havaintotoimintaa. Observatorio on tehnyt pitkään yhteistyötä kansainvälisessä EISCAT-järjestössä ja kehittänyt siinä pääosan EISCAT-sirontatutkamenetelmistä, joita hyödyntävät nykyisin maailman johtavat sirontatutkat.

”Tutkamittausmenetelmien lisäksi olemme kehittäneet analyysimenetelmiä ja laitteistoja ja tulokset ovat maailmanlaajuisesti merkittäviä”, sanoo Turunen.

Keskeinen rooli tutkamenetelmien kehittämisessä on observatoriossa tehtävällä inversiomatematiikan tutkimuksella osana Suomen Akatemian huippuyksikköä. Yksi observatorion professoreista kuuluu myös Akatemian avaruusilmaston tutkimuksen huippuyksikköön.

Lisätietoja:

SGO verkossa: www.oulu.fi/sgo/

SGO:n historia lyhyesti:
www.oulu.fi/sgo/node/18875

Luettelo SGO:n mittalaitteista:
www.sgo.fi/Sivuasemat/mittaukset_f.php

Reaaliaikahavainnot:
www.sgo.fi/Data/RealTime/allinone.php

 

Observatorio on kehittänyt myös uusia radiotieteellisiä mittausmenetelmiä avaruustutkimukseen. Erityisaloina ovat ohjelmistoradiopohjaiset tutka- ja passiiviset satelliittitomografia- ja radiometrimittaukset. Tuloksia on hyödynnetty muun muassa vuonna 2013 käyttöön otetussa, observatorion ylläpitämässä Suomen suurimmassa radioteleskoopissa KAIRAssa, joka sijaitsee Kilpisjärvellä.

”KAIRAlla voidaan radioaaltojen avulla katsella maailmankaikkeutta. Sen erikoisuus on toimiminen matalilla taajuuksilla. Sillä on jo saatu uraa uurtavia tutkimustuloksia aivan uusissa geoavaruusympäristön mittauksissa”, kertoo Turunen. SGO on hänen mukaansa valmis kehittämään tutkimuslaitteistoa edelleen riippuen eri lähteistä saatavasta rahoituksesta.

Vireillä on myös jo muutaman vuoden ollut uuden EISCAT_3D-tutkajärjestelmän luominen Pohjois-Skandinaviaan. Uudessa järjestelmässä aiemmat suuret lautasantennit korvattaisiin kymmenillä tuhansilla yksittäisillä pikkuantenneilla. Uusimisen rahoitus on toistaiseksi avoin sekä Suomessa, Ruotsissa että Norjassa.

”Toiminnan jatkuvan kehittymisen edellytyksenä on rahoituksen hakeminen ja saaminen useista lähteistä”, toteaa Turunen.

Rahoitusmahdollisuuksien parantamiseksi mutta myös alueellisen yhteistyön ja vaikuttavuuden vahvistamiseksi ja tutkimustulosten kaupallistamiseksi vireillä on Arktisen geoinnovaatiokeskuksen perustaminen Sodankylään. Osapuolina observatorion lisäksi ovat Sodankylän kunta, Ilmatieteen laitoksen Lapin ilmatieteellinen tutkimuskeskus, Geologian tutkimuskeskus, Lapin yliopisto, Lapin ammattikorkeakoulu, Kemin Digipolis ja Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus.

Sodankylän geofysiikan observatorio tuottaa havainto- ja mittausaineistoa muun muassa yläilmakehästä noin sadan kilometrin korkeudesta lähtien aina ulkoavaruuteen. Sen tutkimusalueena on avaruusympäristön ja yläilmakehän vuorovaikutus.
Alkuperäinen kuva: Ilmatieteenlaitos.

 

Teksti: Tiina Pistokoski

 

Viimeksi päivitetty: 31.5.2016